Производство фрезерного торфа для природоохранного обустройства территорий

Примерные сроки стабильной работы торфопредприятия

2. ОСУШЕНИЕ ТОРФЯНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Осушение торфяного месторождения - это комплекс гидротехнических мероприятий по созданию осушительной системы на торфяном месторождении. Осушительные работы выполняются c целью: снижения влажности торфяной залежи до эксплуатационного значения, повышения её проходимости и устойчивости, увеличения выхода воздушно-сухого торфа из единицы объёма залежи, более полной выработки и последующего использования площадей в народном хозяйстве. Осуществляется в две стадии: предварительное и эксплуатационное осушение. B результате предварительного осушения, залежь уплотняется, упрочняется, и машины, предназначенные для выполнения всех видов подготовительных операций, получают возможность работать на эксплуатационных площадях. При предварительном осушении проводят: регулирование водоприёмников; устройство дамб, защищающих торфяной массив от затопления паводковыми водами, рытьё нагорных, ловчих, пионерных (по трассам магистральных и валовых), картовых каналов, которые на первой стадии выполняются через 10-20 м c углублением их через 3-7 месяцев. Эксплуатационное осушение заключается в доведении каналов до проектных размеров и сооружении дополнительных осушителей (закрытых дрен и др.). B систему осушения входят: мелкая сеть (осушители) - регулирует сток поверхностных и грунтовых вод; проводящая - осуществляет сброс воды за пределы осушаемой площади; ограждающая - для перехвата грунтовых и поверхностных сточных вод c площадей водосбора и площадей, не охваченных осушительной сетью. Мелкая регулирующая сеть состоит из открытых осушителей - картовых каналов и закрытых осушителей - дрен. Проводящую сеть составляют валовые, коллекторные, соединительные и магистральные каналы, ограждающую - нагорные и ловчие каналы. Расстояние между валовыми или коллекторными каналами 500 м (иногда 250 или 1000 м), между картовыми - на низинных залежах 40 м, на верховых 20 м, при глубине магистральных каналов 3-3,5 м, валовых 2,5-2,8 м, картовых 1,8 м. Pытьё каналов производят экскаваторами, канавными машинами непрерывного действия; закладка дрен - дренажными машинами.
Осушительная система включает следующие элементы:

· водоприемники- места, куда с помощью водоотводов собирается вода с прилегающей территории.

· магистральные каналы- основные каналы осушительной сети, принимающий избыточную воду с осушаемой территории и отводящий ее в водоприемник.

· валовые каналы;

· нагорные и коллекторные каналы;

· картовые каналы (осушители).

Схема осушения торфяного массива.

Глубина магистральных каналов не менее 3,5 м, глубина валовых 2,8 м, ширина 3-6 м.

Торфяные месторождения в естественном состоянии сильно обводнены. В зависимости от типа и степени разложения торфа его естественная влажность составляет 88 - 92%. Это значит, что для получения одной тонны готовой торфяной продукции нужно удалить от 3 до 5 т воды. Избыточная вода удаляется в два этапа:

1) вода стекает по осушительным каналам в водоприемник;

2) оставшаяся избыточная влага удаляется при естественной сушке в процессе испарения.

Чем больше воды удаляется при осушении, тем меньше ее нужно испарить в технологическом процессе производства торфяной продукции.

Можно сказать, что качественное осушение - залог высокоэффективной добычи фрезерного торфа и, наоборот, без хорошего осушения торфяной залежи невозможно получить продукцию в нужном количестве и высокого качества по влажности.

Осушение полей добычи фрезерного торфа на верховой залежи производится открытыми картовыми каналами, располагаемыми через 20м.

Картовые каналы принимают воду из торфяной залежи через откосы и дно и отдают воду валовым каналам, располагаемым поперек картовых каналов через 500м.

Площадь поля, заключенная между соседними картовыми и валовыми каналами, называется картой, а полоса, ограниченная валовыми каналами на всю длину - полем.

Валовые каналы отдают собранную из осушителей воду в перпендикулярно им располагаемые магистральные каналы. По магистральным каналам вся вода отводится за пределы осушаемой территории в водоприемник (река, ручей), который имеет необходимую пропускную способность и достаточно низкий уровень для приема воды из магистрального канала без переполнения и подпора.

2 

3. ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОИЗВОДСТВА ФРЕЗЕРНОГО ТОРФА

3.1 Начало и конец сезона. Плановое количество производственных циклов

Начало сезона 01.06

Конец сезона 31.08

Количество календарных дней 92

3.2 Цикловые и сезонные сборы фрезерного торфа для 3-х первых лет эксплуатации

Величина циклового сбора торфа определяется по формуле

где, q - практический (расчетный) цикловой сбор торфа, т/га

hф - нормативная глубина фрезерования торфяной залежи, м

ф - плотность фрезеруемого слоя торфяной залежи, кг/м3

??э - эксплуатационная влажность фрезеруемого слоя залежи, %

бс - коэффициент циклового сбора

hф, ф , ??э , бс - принимаю по таблицам 5, 2.2, 6, 7 приложения соответственно.

Сезонный сбор торфа ( рассчитывается по формуле:

где нормативное (плановое) количество циклов, цикл (

Результаты значений приведены в таблице 2.1

4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА И ОСНОВНОЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

4.1 Выбор технологической схемы производства и основного технологического оборудования

В зависимости от способа сбора крошки и типа применяемых уборочных машин процесс промышленного производства фрезерного торфа осуществляется по трем технологическим схемам.

Первая технологическая схема характеризуется механическим сбором фрезерного торфа из валков в бункерные машины с последующей транспортировкой его к месту складирования в штабель. Эта технология осуществляется комплектом оборудования с уборочной машиной типа УМПФ (МТФ-41 и МТФ-43А).

Вторая технологическая схема основывается на последовательной перевалке (перемещении) торфа из валка в валок и так до штабеля. Осуществляется комплектом оборудования с перевалочными самоходными машинами типа ФПУ (МТФ-62).

Характерной особенностью третьей технологии является пневматический сбор фрезерного торфа непосредственно из расстила. По этой причине операция валкования отсутствует. Торф добывается комплектом машин с пневмоуборочными самоходными комбайнами типа БПФ, совмещающими проведение сразу двух операции: уборки и последующего фрезерования.

По первым двум схемам уборка торфа с полей производится механическим способом. По третьей схеме уборка происходит воздушным потоком без механического воздействия на поверхность поля и торф называется пневматической.

Схема добычи торфа комплектом машин типа УМПФ.

1- валовые каналы, 2 - картовые каналы, 3- приканальные полосы, 4 - складские площадки, 5 - штабели торфа, ширина технологической площадки (160 м), b - ширина карты (40 м на низинной залежи), ширина карты нетто (38,3 м на низинной залежи), ширина картового канала по поверхности (1,2 м), ширина приканавной полосы (0,25 м). Lн=Lр - длина карты нетто или длина рабочего прохода техники.

Технологическая площадка при уборке торфа машинами УМПФ (МТФ-41 и МТФ-43А) на низинной залежи состоит из четырех 40-метровых, а на верховой - из восьми 20-метровых (по ширине) карт. Торф с площадки убирается в два штабеля, расположенных на подштабельных полосах по концам средних карт, в 8 м от бровки валового канала. Концы сквозных картовых каналов от бровки валовых перекрываются на подштабельных полосах трубчатыми переездами шириной 40-50 м.

При явно выраженном уклоне полей вдоль картовых каналов, а также при работе на укороченных картах может применяться схема с односторонним сбором воды по уклону. В этом случае все картовые каналы не доводятся до вышележащего валового канала, а со стороны нижележащего перекрываются переездами по основной схеме. Подштабельные полосы обрабатываются и убираются частично - от конца переезда до основания штабеля, что составляют примерно половину их общей ширины. Остальная часть не используется и образует потери площади. По условиям безопасности труда не обрабатываются полосы вдоль картовых каналов на ширину 0,25 м.

Продолжительность цикла добычи торфа при работе комплектом машин УМПФ по нормам составляет 2 дня. Цикл состоит из фрезерования, трех ворошений, валкования, уборки и штабелирования. Комплект машин включает фрезеры, ворошилки, валкователи, уборочные и штабелировочные машины. В один комплект объединяется до 8 УМПФ и соответствующее по производительности количество остальных машин.

Уборка фрезерного торфа машина УМПФ производится из валков, образованных валкователями в количестве 9-12 шт., на карте шириной 40 м или 5шт. на 20-метровой карте. Они работают по кольцевой схеме на двух картах через одну, выгружая торф в навалы на откосы штабелей. При этом в каждый штабель убирается торф с двух смежных карт. Из навалов торф перемещается в штабель штабелировочной машиной. Места расположения штабелей ежегодно смещаются на две карты, чтобы не убирать торф в прошлогодние штабели и обеспечить сработку залежи на подштабельных полосах. Цикловая площадь одной уборочной машины МТФ-41 составляет не менее 48, а МТФ-43А - не менее 64 га рабочей площади.

Тип технологического оборудования: уборочная машина МТФ-43А.

4.2 Схема технологической площадки и расчет размеров штабелей. Размещение резервов торфа

торфяной залежь уборочный производственный

Технологической площадкой называется часть поля, торф с которой одновременно убирается в 1 или 2 штабеля, расположенных на одних и тех же картах. Технологическая площадка на верховой залежи состоит из 4-х карт (ширина карты 20м).

Схема складской площадки бункерных уборочных машин.

а) б)

1 и 2 соответственно валовые и картовые каналы; 3 - приканальные полосы; 5 - штабели торфа; 6 - переезды(мосты); а - профиль складской площадки в начале сезона; б - тоже в конце сезона.

Расчет линейных размеров штабеля по сезонному сбору торфу

1. Задаемся высотой и длиной штабеля по основанию

Н=8м , Lo=65 м

2. По таблице Шифрина и Сидякина принимаем плотность фрезерного торфа в штабелях. Примечание. Для получения плотности торфа в штабелях при влажности 55% табличные данные необходимо умножить на переводной коэффициент соответственно степени разложения.

578 1,25 = 719 =0,719 т/га

3. Рассчитаем площадь поперечного сечения штабеля на конец сезона

- сезонный сбор торфа

- рабочая площадь карт, убираемых в один штабель (площадь одной карты шириной 40 м можно принять равной 1,75 га).

- угол наклона стенки штабеля.

- длина штабеля по коньку.

- средняя длина штабеля.

- площадь поперечного сечения штабеля.

4. Устанавливаем форму поперечного сечения штабеля, для этого рассчитаем максимально возможную площадь поперечного сечения штабеля

- форма сечения: трапеция.

5. Определим ширину подштабельной полосы (складской площадки)

Ширина штабеля поверху:

Ширина штабеля по основанию:

В данной ситуации исполняется трапецевидная форма сечения штабеля с высотой Н=8.

4.3 Расчет коэффициента использования технологических площадей

Машины, выполняющие все операции технологического процесса добычи фрезерного торфа, объединяются в комплекты таким образом, чтобы они могли обрабатывать последовательно карту за картой в установленное графиком работ время. Каждый комплект машин работает на отведенной ему площади, называемой рабочей площадкой.

Рабочая площадка делится на технологические площадки. Технологической площадкой называетсячасть поля, торф торф с которой одновременно убирается в 1 или 2 штабеля, расположенных на одних и тех же картах. Технологическая площадка на низинной залежи состоит из четырех карт (ширина карты 40 м).

Общая площадь технологической площадки и всего участка носит название площади брутто. Торф производится не на всей площади, часть ее не может разрабатываться и считается потерями. К потерям относятся площади, занятые открытыми осушительными каналами и складами торфа, приканавные полосы, необрабатываемые из-за того, чтобы не разрушать и не засорять каналы.

Площадь поля, непосредственно используемая для сушки торфа, называется площадью нетто. Степень использования площади технологической площадки количественно характеризуется коэффициентом использования площади Кип:

Кип=

где Fб - площадь брутто, га;

Fн - площадь нетто, га.

Различают два вида потерь площади: по технологическим условиям и организационным. Тогда коэффициент использования площади еще может быть определен как:

Кип=Кт* Кр,

где - коэффициент, характеризующий потери площади по технологическим условиям;

- коэффициент, характеризующий потери площади по условиям вывода части площади в ремонт (организационные потери).

Величина Кр зависит от пнистости П торфяной залежи:

для низинной залежи:

Кр=0,9

Так как П = 1,95%, следовательно, коэффициент характеризующий потери будет равен: Кр=0,9

Технологический коэффициент (Кт) для бункерных уборочных машин:

где - потери площадки по условиям технологии, %

- потери площадки под валовыми каналами, %

- потери площадки под складскими площадками, %

- потери площадки под картовыми каналами и необрабатываемыми полосами,%

- 2% потери площадки под пожарными водоемами

где bв - ширина валового канала (5 м)

L - длина технологической площадки (расстояние между осями валовых каналов) (500 м)

bск - ширина подштабельной полосы

где а1 - расстояние от края валового канала до основания штабеля (8 м)

а2 - расстояние от основания штабеля до рабочей части поля (8,5 м)

- расчетная ширина штабеля по основанию (20,1 м).

Потери под картовыми каналами и необрабатываемыми полосами, %

=

=

b1 - 1,2м ширина картового канала

b2 - 0,25м ширина приканавной полосы

b - 40 м ширина карты

f4 = 2 %

Кип= 0,79

4.4 Расчет валкователя для бункерной уборочной машины

Определить ширину захвата секции валкователя и запроектировать валкователь.

Тип уборочной машины: МТФ-43А

При выборе валкователя для бункерных уборочных машин производится проверка ширины захвата рабочего аппарата валкователей по емкости бункера уборочной машины:

bk- ширина захвата одной секции валкователя, м

V- емкость бункера уборочной машины, м3 (17,0)

Кз- коэффициент заполнения бункера торфом (0,9)

?н- насыпная плотность торфа, т/м3 (0,413)

Ку- коэффициент уплотнения фрезерного торфа в бункере (1,15)

Lp=Lн- длина рабочего прохода машины (423,8)

Lр = 500 - 2bск - 5 = 500 - 2•35,6 - 5 = 423,8 м

qуб - цикловой сбор торфа при уборочной влажности, т/га

Кн- коэффициент неравномерности циклового сбора (1,2).

Пересчет значения циклового сбора при условной влажности на уборочную влажность:

щуб - уборочная влажность торфа (60%)

щу - условная влажность торфа сельскохозяйственного значения (55%)

Расчет конструктивной ширины захвата одной секции валкователя:

Расчет количества валков на карте:

где bн - ширина карты нетто (38,3 м)

Уточняется К'з

Расчетное число валков (n) округляется до целого значения (n'), но так, чтобы коэффициент заполнения бункера (К'з) был не более 0,93 (Кз?0,93)

Ширина валкователя:

Конструктивная ширина захвата:

По результатам расчетов подбирается валкователь из серийно выпускаемых промышленностью, с ближайшей шириной захвата рабочего аппарата и общей шириной, кратной ширине карты. Если не представляется возможным подобрать типовой валкователь (сщественное различие между расчетной и конструктивной шириной захвата рабочего аппарата), то проектируется валкователь с расчетной шириной захвата, соответствующей обработке одной карты на низинной залежи на два прохода, в крайнем случае допускается перекрытие при последнем проходе валкователя уже обработанной площади.

где nсек- принятое количество секций валкователя.

Схема обработки валкователем технологической площадки.

Валкователь МТФ-33Б (ВПС 3,2/19,2) ДТ-75Б

Коэффициент использования ширины захвата:

Коэффициент использования циклового времени:

t0 - время, затраченное на рабочий ход

t'- время, необходимое для выполнения вспомогательных операций в цикле

- затраты времени на поворот механизма в конце рабочего прохода, с;

- время на поворот механизма до начала рабочего прохода, с;

где r - радиус поворота механизма (12 м);

Vt - теоретическая скорость движения (9,31 км/ч = 2,6 м/с);

Kv - коэффициент использования скорости (0,95);

Kп - коэффициент снижения скорости на повороте (0,9);

- время на прямой проход вдоль валового канала, с

где - расстояние между прямым и обратным рабочими проходами (принимается в соответствии с утвержденной схемой движениямеханизма на технологической площадке), м;

r - радиус поворота механизма (12 м);

Vt - теоретическая скорость движения (9,31 км/ч = 2,6 м/с);

Kv - коэффициент использования скорости (0,95);

Определяем t':

t' = = 8,47 c

Рассчитываем коэффициент использования циклового времени:

Теоретическая производительность:

.

Цикловая производительность:

.

Эксплуатационная валовая производительность технологического оборудования:

.

где Vt - теоретическая скорость передвижения (9,31 км/ч).

4.5 Производительность оборудования

Уборочная машина МТФ-43А

Бункерные уборочные машины работают одиночно или колоннами по кольцевой схеме (чаще всего против часовой стрелки) обрабатывая на верховой залежи 1 - 5, 2 - 6, 3 - 7, 4 - 8 карты. Разгрузка осуществляется на ходу, путь не менее 20 м.

Схема обработки уборочной машиной технологической площадки

Производительность уборочной машины МТФ-43А определяется по следующим формулам:

Коэффициент использования ширины захвата:

Коэффициент использования циклового времени:

t0 - время, затраченное на рабочий ход

t'- время, необходимое для выполнения вспомогательных операций в цикле

Где Vt - теоретическая скорость движения (6,77 км/ч =1,88 м/с);

- затраты времени на поворот механизма в конце рабочего прохода, с;

- время на поворот механизма до начала рабочего прохода, с;

где r - радиус поворота механизма (12 м);

Vt - теоретическая скорость движения (6,77 км/ч =1,88 м/с);

Kv - коэффициент использования скорости (0,95);

Kп - коэффициент снижения скорости на повороте (0,9);

- время на прямой проход вдоль валового канала, с

где - расстояние между прямым и обратным рабочими проходами (принимается в соответствии с утвержденной схемой движениямеханизма на технологической площадке), м;

r - радиус поворота механизма (12 м);

Vt - теоретическая скорость движения (6,77 км/ч =1,88 м/с);

Kv - коэффициент использования скорости (0,95);

Определяем t':

t' = = 11,71

Рассчитываем коэффициент использования циклового времени:

Эксплуатационная валовая производительность технологического оборудования:

.

где Vt - теоретическая скорость передвижения (6,77 км/ч).

Фрезерный барабан МТФ-13

Фрезерующие механизмы работают одиночно или группой по кольцевой схеме (чаще всего против часовой стрелки) на верховой залежи для 4 карт 1 - 3, 2 - 4 карты.

Схема работы фрезерных барабанов

Эксплуатационная производительность для фрезерных барабанов

МТФ-13 определяется по формулам:

Коэффициент использования ширины захвата:

t0 - время, затраченное на рабочий ход

Vt - теоретическая скорость движения (2,1 м/с);

- затраты времени на поворот механизма в конце рабочего прохода, с;

- время на поворот механизма до начала рабочего прохода, с;

где r - радиус поворота механизма (12 м);

Vt - теоретическая скорость движения (2,1 м/с);

Kv - коэффициент использования скорости (0,95);

Kп - коэффициент снижения скорости на повороте (0,9);

- время на прямой проход вдоль валового канала, с

где - расстояние между прямым и обратным рабочими проходами (принимается в соответствии с утвержденной схемой движениямеханизма на технологической площадке), м;

r - радиус поворота механизма (12 м);

Vt - теоретическая скорость движения (2,1 м/с);

Kv - коэффициент использования скорости (0,95);

Определяем t':

t' = = 10,47

Коэффициент использования циклового времени:

Эксплуатационная валовая производительность технологического оборудования:

94.

где Vt - теоретическая скорость передвижения (7,52 км/ч).

Ворошилка МТФ-22

Ворошилки работают одиночно или группами последовательно обрабатывая карту за картой (зигзагообразно).

Эксплуатационная производительность для ворошилки МТФ-22

Коэффициент использования ширины захвата:

t0 - время, затраченное на рабочий ход

Vt - теоретическая скорость движения (2,6 м/с);

- затраты времени на поворот механизма в конце рабочего прохода, с;

- время на поворот механизма до начала рабочего прохода, с;

где r - радиус поворота механизма (12 м);

Vt - теоретическая скорость движения (2,6 м/с);

Kv - коэффициент использования скорости (0,95);

Kп - коэффициент снижения скорости на повороте (0,9);

- время на прямой проход вдоль валового канала, с

где - расстояние между прямым и обратным рабочими проходами (принимается в соответствии с утвержденной схемой движениямеханизма на технологической площадке), м;

r - радиус поворота механизма (12 м);

Vt - теоретическая скорость движения (2,6 м/с);

Kv - коэффициент использования скорости (0,95);

Определяем t':

t' = = 8,47

Коэффициент использования циклового времени:

Эксплуатационная валовая производительность технологического оборудования:

99.

где Vt - теоретическая скорость передвижения (9,31 км/ч).

Производительность технологического оборудования.

Таблица 4.1